Los transformadores de puesta a tierra sumergidos en aceite se utilizan en sistemas de distribución de media y alta tensión para proporcionar un punto neutro, limitar la corriente de fallo a tierra monofásico y apoyar la protección del sistema.
En servicio, el análisis anormal de gases disueltos (DGA), la operación del relé Buchholz y el aumento excesivo de temperatura suelen estar relacionados. Deben evaluarse conjuntamente con las condiciones de funcionamiento, la composición del gas, la tasa de generación de gas, la temperatura del aceite y las pruebas eléctricas.
1. DGA anormal: interpretar la composición del gas y la tasa de generación
| Patrón de gases |
Posible tipo de falla |
Causas típicas |
| H₂ dominante, pequeña cantidad de CH₄ |
Descarga parcial, humedad o burbujas |
Aislamiento húmedo, burbujas de aceite, defectos en los bujes |
| Aumento de CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂ bajo |
Falla térmica |
Falla en el núcleo, corriente circulante, mal contacto |
| Aumento de C₂H₂ junto con H₂ y C₂H₄ |
Descarga o sobrecalentamiento severo |
Falla en el devanado, mala conexión, falla en el cambiador de tomas |
| Aumento continuo de CO y CO₂ |
Envejecimiento o sobrecalentamiento del aislamiento sólido |
Degradación del aislamiento de papel que involucra celulosa |
| Aumento rápido de los hidrocarburos totales |
Falla activa |
Desarrollo de la falla que requiere una supervisión estrecha |
Para los transformadores de puesta a tierra, las fallas en el núcleo, como la puesta a tierra no intencional del núcleo, pueden causar corrientes circulantes y sobrecalentamiento de temperatura media a alta. Esto generalmente se manifiesta como un aumento de etileno y etano, con hidrocarburos totales por encima del valor de atención y poco o nada de acetileno. Un aumento rápido en el acetileno puede indicar una condición de mayor riesgo, como una falla en el devanado, una conexión deficiente de los conductores o una falla en los contactos del cambiador de tomas.
Un único resultado de DGA no debe utilizarse para el diagnóstico final. Deben considerarse conjuntamente la tendencia, la tasa de generación de gas, la condición de carga, la temperatura del aceite, la corriente de puesta a tierra del núcleo y los resultados de las pruebas eléctricas.
2. Operación del relé de Buchholz: condiciones de alarma y disparo
El relé de Buchholz se instala entre el tanque principal y el conservador. Responde a la acumulación de gas y a la perturbación del flujo de aceite dentro del transformador.
- La alarma de gas ligero generalmente indica una acumulación lenta de gas. Las posibles causas incluyen fallas internas menores, entrada de aire durante el llenado o filtrado de aceite, nivel de aceite bajo, gas residual después del mantenimiento o problemas en el circuito secundario. Se debe recolectar el gas y verificar su combustibilidad. Si el gas no es combustible y no se encuentra ninguna otra anomalía, puede ser aire. Si el gas es combustible o la alarma se repite, se debe investigar una falla interna.
- El disparo por gas pesado generalmente indica una falla interna grave o un fuerte impacto de flujo de aceite. Las causas típicas incluyen cortocircuito en el devanado, falla de aislamiento, sobrecalentamiento severo del núcleo, falla del cambiador de tomas, fuga de aceite severa o impacto de cortocircuito externo. Después de un disparo por gas pesado, el transformador no debe volver a energizarse sin una investigación previa. Se deben tomar muestras de aceite y gas para el DGA, y se deben realizar las pruebas eléctricas apropiadas.
Esquema de estructura y flujo de aceite-gas del relé de Buchholz entre el tanque principal y el conservador
3. Aumento excesivo de temperatura: verificar carga, refrigeración y condición interna
El aumento de temperatura debe evaluarse en función de la temperatura ambiente de referencia, los datos de la placa de características, las especificaciones técnicas y la norma IEC aplicable. En la práctica de la IEC, la temperatura ambiente de referencia se toma comúnmente como 40 °C, pero el límite final depende de la norma del producto y de la especificación del proyecto.
- Factores de carga y del sistema
La sobrecarga sostenida aumenta las pérdidas en el cobre. La carga desequilibrada, los armónicos y la sobretensión prolongada también pueden aumentar las pérdidas adicionales y elevar la temperatura del aceite y de los devanados.
- Condición de refrigeración y del aceite
Los radiadores obstruidos, los ventiladores o bombas averiados, las válvulas cerradas, la mala ventilación, el bajo nivel de aceite, el envejecimiento del aceite o la humedad pueden reducir la disipación de calor.
- Fallas internas
Si las condiciones de carga y refrigeración son normales pero la temperatura sigue siendo alta, las posibles causas internas incluyen corriente de circulación en el núcleo, falla en el devanado, mal contacto del cambiador de tomas, uniones de conductores flojas, obstrucción de los conductos de aceite o sobrecalentamiento localizado.El aumento de temperatura a menudo está relacionado con las señales de DGA y Buchholz. Por ejemplo, la corriente de circulación en el núcleo puede causar un aumento de etileno y sobrecalentamiento localizado. Una falla en el devanado puede causar un aumento de acetileno, la actuación del relé Buchholz y un rápido aumento de temperatura.
4. Verificaciones de campo recomendadas
- Revisar la carga, el voltaje, la temperatura ambiente y el estado del sistema de refrigeración.
- Verificar el nivel de aceite, el conservador, el respiradero, las válvulas y el sellado del tanque.
- Tomar muestras de gas y aceite cuando se produzca una alarma de Buchholz o una anomalía en el DGA.
- Medir la corriente de puesta a tierra del núcleo para verificar si hay una puesta a tierra no intencionada del núcleo.
- Realizar pruebas eléctricas como resistencia de devanados, resistencia de aislamiento, tangente de delta (tan δ) y pruebas de relación cuando sea necesario.
- Utilizar termografía infrarroja para verificar las conexiones de los bujes, los conductores y la distribución de temperatura del radiador.
- Si la temperatura aumenta rápidamente, se produce la actuación por gas pesado o el acetileno aumenta significativamente, organizar una inspección durante la parada de inmediato.
5. Guía de mantenimiento
Los transformadores de puesta a tierra sumergidos en aceite deben monitorearse mediante la tendencia del DGA, las señales de Buchholz, los registros de temperatura y las pruebas eléctricas periódicas. Se recomienda mantener el historial de DGA, verificar regularmente la corriente de puesta a tierra del núcleo, mantener los sistemas de refrigeración y los respiraderos en buenas condiciones, y liberar el gas atrapado después del llenado de aceite o del mantenimiento.
Este artículo proporciona orientación técnica general y no sustituye a las normas IEC aplicables, las instrucciones del fabricante o el criterio de ingeniería específico del sitio.
Normas de referencia
- IEC 60599:2022, Aceites minerales aislantes en equipos eléctricos – Guía para la interpretación del análisis de gases disueltos y libres
- IEC 60076-6:2007, Transformadores de potencia – Parte 6: Reactores
- IEC 60076-22-1:2019, Transformadores de potencia – Parte 22-1: Accesorios para transformadores de potencia y reactores – Dispositivos de protección
- IEC 60076-2:2011, Transformadores de potencia – Parte 2: Aumento de temperatura para transformadores sumergidos en líquido
Editado a partir de: Echo
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